एमबीआर मेम्ब्रेन प्रौद्योगिकी का व्यापक परिचय: सिद्धांत, फायदे और नुकसान

पारंपरिक तरीकों की कमियाँ और परेशानियाँ (सक्रिय कीचड़ प्रक्रिया):
पारंपरिक अपशिष्ट जल उपचार मुख्य रूप से प्रदूषकों को विघटित करने के लिए सक्रिय कीचड़ (सूक्ष्मजीवों और जिन कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों से वे चिपकते हैं) द्वारा निर्मित एक जिलेटिनस द्रव्यमान पर निर्भर करता है। इसके बाद, मिश्रण को एक अवसादन टैंक की ओर निर्देशित किया जाता है जहां कीचड़ प्राकृतिक रूप से नीचे बैठ जाता है, जबकि साफ पानी ऊपर से बह जाता है। यह पद्धति सदियों से अपनाई जा रही है, फिर भी इसे कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है:

बड़े क्षेत्र की आवश्यकता: मिट्टी को धीरे-धीरे व्यवस्थित करने के लिए एक बड़े अवसादन टैंक की आवश्यकता होती है।

कीचड़ में "सूजन" होने का खतरा होता है: यदि कीचड़ ठीक से नहीं जमता है, तो इसके पानी के साथ बह जाने की संभावना है, जिसके परिणामस्वरूप प्रवाह की गुणवत्ता खराब हो जाएगी।

अत्यधिक अतिरिक्त कीचड़: बड़ी मात्रा में अतिरिक्त कीचड़ का उत्पादन होता है, जिसमें उपचार लागत परिचालन लागत का 25% से अधिक होती है।

प्रतिक्रिया टैंक में कीचड़ की सघनता को बढ़ाया नहीं जा सकता: इसे केवल 1.5 से 3.5 ग्राम प्रति लीटर पर ही बनाए रखा जा सकता है, जिससे प्रतिक्रिया दक्षता सीमित हो जाती है।

एमबीआर के उद्भव ने उपरोक्त समस्याओं का समाधान प्रदान किया है!
एमबीआर द्वितीयक अवसादन टैंक को झिल्ली मॉड्यूल से बदल देता है, जिससे कीचड़ और पानी का अधिक गहन पृथक्करण होता है। सूक्ष्मजीवों को झिल्ली द्वारा रोक लिया जाता है, जिससे उन्हें सिस्टम में बने रहने की अनुमति मिलती है जबकि झिल्ली के माध्यम से पानी छोड़ा जाता है!
परिणामस्वरूप, कीचड़ की सघनता को 8 से 15 ग्राम प्रति लीटर तक बढ़ाया जा सकता है, जो पारंपरिक तरीकों की तुलना में 3 से 5 गुना अधिक है।

अब कीचड़ जमा होने की समस्या के बारे में चिंता न करें। झिल्ली छिद्र आकार की स्क्रीनिंग के साथ, चाहे कीचड़ के टुकड़े ढीले हों या नहीं, या वे तैरते हों या नहीं, झिल्ली सीधे सभी कीचड़ को फँसा लेती है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि कीचड़ कितना बड़ा है या उसका अवसादन कितना खराब है, यह झिल्ली छिद्रों से नहीं गुजर सकता है और प्रवाह के साथ नष्ट नहीं होगा, जिससे स्थिर प्रवाह गुणवत्ता सुनिश्चित होगी।

बहिःस्राव जल की गुणवत्ता उत्कृष्ट है, जिसमें निलंबित ठोस पदार्थ लगभग शून्य और गंदलापन 1 एनटीयू से कम है।

एमबीआर की संरचना
एमबीआर एक बायोरिएक्टर और एक झिल्ली मॉड्यूल के बराबर है। बायोरिएक्टर वह जगह है जहां बैक्टीरिया काम करते हैं, जबकि झिल्ली मॉड्यूल गंदे पानी को अलग करने के लिए एक छलनी के रूप में कार्य करता है।

झिल्ली मॉड्यूल स्थिति द्वारा वर्गीकरण
विसर्जन प्रकार (एकीकृत प्रकार): झिल्ली को सीधे जैविक टैंक में डुबोया जाता है, और नकारात्मक दबाव सक्शन द्वारा पानी निकाला जाता है। इस विधि का लाभ कम ऊर्जा खपत और छोटा पदचिह्न है, लेकिन नुकसान अपेक्षाकृत कम झिल्ली प्रवाह है।

बाहरी (अलग) प्रकार: झिल्ली को अलग से सेट किया जाता है, और मिश्रित तरल पर एक पंप द्वारा दबाव डाला जाता है और फिर झिल्ली से होकर गुजरता है। इसका लाभ स्थिर संचालन और आसान सफाई है, लेकिन ऊर्जा की खपत अधिक है।

वर्तमान में, विसर्जित एमबीआर का बाजार में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से घरेलू सीवेज के उपचार के लिए उपयुक्त है।

झिल्ली मॉड्यूल आकार द्वारा वर्गीकरण
खोखले फाइबर प्रकार: उच्च पैकिंग घनत्व, छोटे पदचिह्न, लेकिन तार टूटने और रुकावट की संभावना, और साफ करना मुश्किल।

फ्लैट प्रकार: निर्माण में आसान, रखरखाव में आसान और साफ करने में आसान, लेकिन कम पैकिंग घनत्व के साथ।

ट्यूब प्रकार: जाम होने का खतरा नहीं, संदूषण के प्रति प्रतिरोधी, साफ करने में आसान, लेकिन सबसे कम पैकिंग घनत्व और उच्च कीमत के साथ।

एमबीआर में "फ़िल्टरेशन" कैसे काम करता है?
एमबीआर का मूल झिल्ली निस्पंदन में निहित है। परिचालन मोड के आधार पर, झिल्ली निस्पंदन को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

लगातार दबाव निस्पंदन: यह एक छलनी को एक निश्चित बल से धकेलने जैसा है। सबसे पहले, साफ पानी तेजी से बहता है, लेकिन जैसे ही छलनी की सतह कीचड़ से भर जाती है, प्रवाह धीमा हो जाता है। समय के साथ जल उत्पादन दर लगातार घटती जाती है!

निरंतर प्रवाह निस्पंदन: इसका लक्ष्य "निरंतर जल उत्पादन दर" है। इसे प्राप्त करने के लिए, जब झिल्ली प्रदूषित हो जाती है और प्रतिरोध बढ़ जाता है, तो समान जल उत्पादन को बनाए रखने के लिए सिस्टम स्वचालित रूप से चूषण बल (ट्रांसमेम्ब्रेन दबाव अंतर बढ़ जाता है) बढ़ा देगा। साथ ही, नियमित वातन शोधन या रिवर्स फ्लशिंग के माध्यम से, झिल्ली की सतह पर मौजूद प्रदूषकों को उड़ा दिया जाता है और धोया जाता है, जिससे झिल्ली को "सांस लेने" की अनुमति मिलती है। यह दृष्टिकोण न केवल झिल्ली प्रदूषण को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करता है, सफाई चक्र को बढ़ाता है, बल्कि उच्च जल उत्पादन दक्षता को भी बनाए रखता है, जिससे सिस्टम लंबे समय तक स्थिर रूप से संचालित हो पाता है।

सूक्ष्मजीव प्रदूषकों को "कैसे" खाते हैं?
एमबीआर में जैविक उपचार अनिवार्य रूप से एरोबिक परिस्थितियों में सूक्ष्मजीवों द्वारा कार्बनिक पदार्थों को विघटित करने की एक प्रक्रिया है। कार्बनिक पदार्थों को ग्रहण करने के बाद सूक्ष्मजीव मुख्यतः दो कार्य करते हैं:

उपचय: कार्बनिक पदार्थ के एक हिस्से का उपयोग स्वयं के शरीर के निर्माण के लिए किया जाता है, जिससे सूक्ष्मजीवों की संख्या में वृद्धि होती है।

अपघटन चयापचय: ​​कार्बनिक पदार्थ का एक अन्य भाग कार्बन डाइऑक्साइड और पानी जैसे स्थिर और हानिरहित पदार्थों में पूरी तरह से विघटित हो जाता है, जबकि जीवन को बनाए रखने के लिए सूक्ष्मजीवों के लिए ऊर्जा जारी करता है। (इसका सार सक्रिय कीचड़ के समान है)

एमबीआर के मुख्य लाभ
प्रवाह की गुणवत्ता उत्कृष्ट है: एमबीआर प्रवाह में निलंबित ठोस पदार्थ लगभग शून्य हैं, 1 एनटीयू से नीचे की गंदगी के साथ, और सीओडी और अमोनिया नाइट्रोजन जैसे संकेतक पारंपरिक प्रक्रियाओं से कहीं बेहतर हैं। इसे सीधे टॉयलेट फ्लशिंग, हरियाली, कार धोने, लैंडस्केप जल पुनःपूर्ति आदि के लिए पुन: उपयोग किया जा सकता है।

छोटे पदचिह्न: द्वितीयक अवसादन टैंक की आवश्यकता को समाप्त करते हुए, प्रक्रिया छोटी है और इसे भूमिगत प्रकार के रूप में डिजाइन किया जा सकता है, जो इसे सीमित भूमि वाले शहरों या आवासीय क्षेत्रों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है।

कम अतिरिक्त कीचड़ उत्पादन: एमबीआर लंबे समय तक कीचड़ की स्थिति में काम कर सकता है, जिससे कीचड़ को खुद को पचाने की अनुमति मिलती है, जिसके परिणामस्वरूप कीचड़ उत्पादन की मात्रा पारंपरिक तरीकों की तुलना में केवल एक {{0}तिहाई से एक {{1}आधी होती है, जिससे कीचड़ निपटान की लागत काफी कम हो जाती है।

शॉक लोड के प्रति मजबूत प्रतिरोध: यह कीचड़ के ढेर से डरता नहीं है, क्योंकि उच्च -सांद्रता वाला कीचड़ एक मजबूत बफरिंग क्षमता प्रदान करता है।

स्वचालन की उच्च डिग्री: हाइड्रोलिक अवधारण समय और कीचड़ की उम्र पूरी तरह से अलग हो जाती है, जिससे पूरी तरह से स्वचालित नियंत्रण और सुविधाजनक संचालन और प्रबंधन प्राप्त करना आसान हो जाता है।

एमबीआर की कमियाँ और चुनौतियाँ
उच्च निवेश: झिल्ली घटकों की लागत अधिक है, और परियोजना निवेश पारंपरिक तरीकों की तुलना में 30% से 50% अधिक है।

उच्च ऊर्जा खपत: झिल्ली वातन और चूषण जैसी प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण मात्रा में बिजली की खपत होती है!

झिल्ली का खराब होना: झिल्ली बंद हो सकती है और नियमित सफाई की आवश्यकता होती है। मेम्ब्रेन फाउलिंग को तीन चरणों में विभाजित किया गया है - प्रारंभिक फाउलिंग (कुछ घंटों के भीतर सोखना), धीमी फाउलिंग (कुछ हफ्तों के भीतर कोलाइड संचय), और तेजी से फाउलिंग (कुछ दिनों के भीतर ट्रांसमेम्ब्रेन दबाव ड्रॉप बढ़ जाता है), जिसके लिए सफाई उपायों के विभिन्न स्तरों की आवश्यकता होती है।

उच्च झिल्ली प्रतिस्थापन लागत: एक झिल्ली का जीवनकाल आम तौर पर लगभग 5 वर्ष होता है, और जब यह समाप्त हो जाता है तो इसे बदलने की आवश्यकता होती है, जो लंबी अवधि के संचालन के लिए एक महत्वपूर्ण व्यय है।

पूर्व-उपचार की आवश्यकताएं सख्त हैं: अति बारीक ग्रिल्स (1 से 2 मिलीमीटर) स्थापित की जानी चाहिए, अन्यथा बाल और रेशे झिल्ली के रेशों को उलझा देंगे, जिससे गंभीर प्रदूषण होगा और यहां तक ​​कि झिल्ली को भी नुकसान होगा। साथ ही यह तैलीय पदार्थों के प्रति भी अत्यधिक संवेदनशील होता है।